SI. Según los científicos que investigan sobre los agujeros negros, creen que sí existe.
Los astrónomos han encontrado evidencia convincente de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, la galaxia NGC 4258, la galaxia elíptica gigante M87 y varias otras. Los científicos verificaron la existencia de los agujeros negros estudiando la velocidad de las nubes de gas que orbitan en esas regiones. En 1994, los datos del telescopio espacial Hubble midieron la masa de un objeto invisible en el centro de M87. Según el movimiento del material que gira alrededor del centro, se estima que el objeto tiene aproximadamente 3 mil millones de veces la masa de nuestro Sol y parece estar concentrado en un espacio más pequeño que nuestro sistema solar.
Durante muchos años, las emisiones de rayos X del sistema de doble estrella Cygnus X-1 convencieron a muchos astrónomos de que el sistema contiene un agujero negro. Con mediciones más precisas disponibles recientemente, la evidencia de un agujero negro en Cygnus X-1, y alrededor de una docena de otros sistemas, es muy fuerte.
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El telescopio espacial Hubble de la NASA puede haber proporcionado, por primera vez, evidencia directa de la existencia de agujeros negros al observar la desaparición de la materia a medida que cae más allá del “horizonte de eventos”.
Joseph F. Dolan, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, MD, observó pulsos de luz ultravioleta de grupos de gas caliente que se desvanecen y luego desaparecen al girar alrededor de un objeto masivo y compacto llamado Cygnus XR-1. Esta actividad es tal como se hubiera esperado si el gas caliente hubiera caído en un agujero negro.
“Estamos tratando de establecer la existencia de agujeros negros mediante la obtención de evidencia de observación que descarta cosas más exóticas, así como las observaciones anteriores de los candidatos de agujeros negros han descartado cosas menos exóticas”, dice Dolan, quien presenta sus hallazgos hoy en el American Reunión de la Sociedad Astronómica en San Diego, CA.
Un horizonte de eventos es la región misteriosa que rodea un agujero negro que atrapa para siempre la luz y la materia que se aleja. Por definición, ningún objeto astronómico que no sea un agujero negro puede poseer un horizonte de eventos.
Se han inferido los agujeros negros al observar el furioso movimiento de remolino del gas atrapado y al estimar cuánta masa está repleta en la pequeña región del espacio que ocupa el agujero negro.
Además, las observaciones previas de rayos X han ofrecido evidencia de un horizonte de eventos al encuestar a los candidatos a agujeros negros que parecen estar tragando casi cien veces más energía que la que irradian. Esos resultados implican que el gas de un billón de grados está cayendo al borde de un horizonte de eventos, como el agua sobre el borde de una cascada.
Pero nadie ha visto lo que realmente le sucede a un trozo de materia que se arremolina en el horizonte de sucesos, como el agua por un desagüe. El secreto fue guardado en datos de Hubble de casi una década que tomaron un análisis meticuloso.
Dolan advierte que sus observaciones del agujero negro del Hubble solo ven dos eventos de caída. Esto significa que existe una posibilidad limitada de que la firma sea simplemente una casualidad estadística que imite el comportamiento de la materia cerca de un agujero negro. Pero Dolan enfatiza que los resultados son consistentes con lo que los astrónomos esperarían ver si la materia realmente cayera en un agujero negro.
El descubrimiento proviene de un análisis estadístico detallado de una observación de 1992 de uno de los primeros agujeros negros descubiertos, Cygnus XR-1, que se encuentra a 6,000 años luz de la Tierra en la constelación de verano Cygnus the Swan.
El Hubble no vio el horizonte de sucesos, es demasiado pequeño y está demasiado lejos, sino que midió las fluctuaciones caóticas en la luz ultravioleta del gas hirviendo atrapado en la órbita alrededor del agujero negro. Hubble encontró dos ejemplos de un llamado “tren de pulsos moribundo”, los destellos secuenciales de luz que se descomponen rápidamente y con precisión de una gota de gas caliente en espiral hacia el agujero negro.
Esta firma coincide con las teorías de lo que los científicos predecirían cuando la materia cayera tan cerca del horizonte de sucesos que su luz se atenúa rápidamente a medida que la gravedad la estira a longitudes de onda cada vez más largas. Sin un horizonte de sucesos, la gota de gas se habría iluminado al estrellarse contra la superficie del cuerpo en aumento. En cambio, el gas cruzó a un reino de la zona crepuscular cuando el tiempo y el espacio ya no tienen ningún significado práctico. Debido al estiramiento gravitacional de la luz (un efecto llamado desplazamiento al rojo), el fragmento desapareció de la vista de Hubble antes de llegar al horizonte de eventos. La pulsación de la burbuja, un efecto causado por la intensa gravedad del agujero negro, también se acortó a medida que se acercaba al horizonte de eventos.
Encontrar la firma no fue una tarea fácil. El fotómetro de alta velocidad del Hubble (un medidor de luz muy rápido) tomó muestras de luz a una velocidad de 100,000 mediciones por segundo, durante tres órbitas separadas del Hubble, cada una ejecutada en junio, julio y agosto de 1992. La observación arrojó mil millones de puntos de datos, que, si se imprime en un registrador gráfico, ¡se extendería 600 millas! La capacidad ultravioleta del Hubble le dio la capacidad de ver el débil parpadeo del material dentro de las 1,000 millas del horizonte de eventos.
Dolan “extrajo” la enorme base de datos por años. “Buscar el tren de pulsos en descomposición era como buscar el proverbial aguja en un pajar”, dice. “Dicho de otra manera, fue como escuchar una palabra específica en una transmisión de muchas horas de código Morse”.
Encontró dos ejemplos de eventos infall. Un evento tuvo seis pulsos en descomposición; el otro tenía siete pulsos. Los pulsos abarcaron un intervalo de solo 0.2 segundos antes de que la gota desapareciera para siempre de la vista.
Espiral de la muerte
Los modelos dinámicos predicen que el gas de la estrella compañera de Cygnus XR-1 cae continuamente en el agujero negro. El gas no puede caer directamente, sino que se arremolina en un panqueque aplanado llamado disco de acreción. La viscosidad en el disco de acreción hace que el gas descienda en espiral hacia el horizonte de eventos. Alrededor de 1,000 millas sobre el horizonte de eventos (en el caso de agujeros negros de masa estelar) el disco desaparece porque el gas ya no puede mantener una órbita estable. Esto se debe al arrastre del espacio-tiempo por el intenso campo gravitacional del agujero negro. En cambio, gotas de gas caliente se desprenden del borde interno del disco, como los icebergs de una plataforma de hielo. La burbuja luego baja en espiral hacia el horizonte de eventos. Debido a los efectos gravitacionales en la luz cerca del agujero negro, la burbuja parece pulsar ya que hace miles de órbitas alrededor del agujero negro cada segundo. Cuando cae dentro del disco de acreción, la luz se estira rápidamente a longitudes de onda cada vez más largas debido a la distorsión del espacio-tiempo por la intensa gravedad del agujero negro.
